基于FPGA的提升小波变换及其应用

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1、摘要小波变换由于具有良好的时域和频域局部特性，已被广泛应用于图像压缩、图像去噪等信号处理领域。提升小波变换由于其适合硬件实现的算法结构而被广泛的应用于工程领域；2007年，Ding等人提出了可分离的自适应方向提升小波(ADL)，由于其在图像压缩和图像去噪方面的优势而得到了许多学者的关注，并被认为将在下一代图像压缩标准中扮演重要的角色。因此研究包括ADL在内的提升小波变换及其在工程中的应用有着非常重要的意义。本文主要在以下三方面做了研究：首先，本文研究了基于提升小波变换的图像去噪算法，并将5／3提升小波软阈值去噪算法应用于某星载并行实时图像处理系统。针对该系统要实

2、时处理海量的CCD图像数据，本文采用MIMD阵列式ASIP处理系统以分块并行方法处理大幅面图像。针对具体的应用，提炼出相关算法的专用指令集，设计了对SC结构的ASIP，并编写了该算法的ASIP汇编语言程序。其次，由于ADL在图像滤波及图像压缩中有着很好的应用前景，本文在对ADL算法的并行性研究的基础上，提出了易于FPGA实现的四级流水线结构，为后续工程化应用奠定基础。最后，本文介绍了该星载并行实时图像处理系统，此系统包括CCD信号源子系统，核心处理板子系统，数据缓冲与数据分发子系统。本文给出了数据缓冲与数据分发子系统的详细设计过程。关键词：提升小波变换专用指令集

3、微处理器图像去噪现场可编程门阵列自适应方向提升小波变换AbstractDuetothewelltimedomainandfrequencydomainoflocalfeatures，wavelettransformhasbeenwidelyusedinimagede-noising，imagecompressionandothersignalprocessing．Sincetheliftingwavelettransformissuitableforhardwareimplementation,ithasbeenwidelyusedinengineeringfi

4、eld．In2007，Dingetalproposedaseparableadaptivedirectionalliftingwavelettransform(ADL)．ADLisconcernedbymanyscholarsandisconsideredtoplayallimportantroleinthenextgenerationofimagecompression．Therefore，theresearchonliftingwavelettransform(includingADL)isveryimportantinengineeringfield．In

5、thispaper,threeaspectsofresearchworkaredoneasfollows．Firstly,theliftingwavelettransforminimagedenoisingisstudied．The5／3liftingwavelettransformsoft-thresholdde-noisingalgorithmisappliedtotheparallelreal-timeimageprocessingsystem．SinceMIMD(MultipleInstructionMultipleData)arrayASIP(Appl

6、icationSpecificInstructionsetProcessor)systemisdesignedtoprocesslotsofsub·blocksoflargeimageinparallel，largeamountsofCCDimagedataCanbeprocessedinrealtime．WeextractthespecificinstructionsetofthealgorithmanddesigntheRISCarchitectureofASIEThesoft--thresholdde·-noisingalgorithmisrealized

7、ontheASIPplatfonnusingtheassemblelanguage．Secondly,duetotheadvantagesofADLinimagede—noisingandimagecompression，weproposeefficientfour-stagepipelinearchitecturesuitableforFPGAimplementationafterthesudyofthealgorithmparallelism．TheworkisthefoundationofADUsengineeringapplication．Thirdly

8、,thearticled